En Küçüklerin Fiziği, CERN ve BHÇ 22 Mayıs Doç. Dr. Altuğ Özpineci ODTÜ Fizik Bölümü

Transkript

1 En Küçüklerin Fiziği, CERN ve BHÇ 22 Mayıs 2009 Doç. Dr. Altuğ Özpineci ODTÜ Fizik Bölümü

2 Medyatik Yansımalar Teen commits suicide after 'end of world' reports, Benim Elektronum Senin Protonunu Döver, Hürriyet, 17 Şubat 2007 Yüzyılın deneyinde süper gelişme, Zaman, 19 Ağustos 2008 AİHM asrın deneyine itirazları reddetti, Hürriyet, 29 Ağustos 2008 Büyük Patlamaya Geri Sayım, Hürriyet, 1 Eylül 2008 `Big Bang' başladı, Cumhuriyet, 20 Eylül 2008

3 Tekirdağ Kütle Çekim Kuvveti Elektromanyetik Kuvvet

4 ATOM Fikri Antik çağlardan beri maddenin temel yapıtaşlarının ne olduğu merak edilmiştir: Eğer sihirli bir bıçak alıp, bir maddeyi ikiye kesmeye başlarsak, bunu sonsuza kadar devam ettirebilir miyiz (Sokrates), yoksa bir süre sonra bölünemeyen en küçük yapı taşına ulaşır mıyız(demoktitos) Yunanca atomos, bölünemeyen

5 Nanoteknoloji

6 -7 Grip Virüsü: 10 m

7 -10 Atom 10 m

8 -15 Atom Çekirdeği: 10 m Atom çekirdeğindeki protonları ve nötronları ne bir arada tutuyor? Kuvvetli Kuvvet

9 Proton ve Nötron'un İçinde: -18 Kuarklar: <10 m

10

11 Temel Parçacıklar ve Kuvvetler

12 Hadronlar Quarklardan oluşan parçacıklara hadron denir 3 kuarktan oluşmuş ise baryon 1 kuark, 1 antikuarktan oluşmuş ise mezon

13 ANTİ MADDE Madde ile neredeyse aynı özelliklere sahip ancak, yükleri ters işaretli olan maddedir. anti-electron(e+)=pozitron e++e- 2 γ

14 Zayıf Kuvvet Güneşin enerjisinin kaynağı: 4p + 2e He(2p2n) + 2ν p +e n + ν -

15 Temel Kuvvetler/Etkileşimler Kuvvet Nedir? F = dp/dt = m a

16 KÜTLE Kütle nedir? Kütlesiz parçacıklar ışık hızında hareket eder Kütlesi olan parçacıklar, ışık hızından daha düşük hızlarda hareket eder Kütle maddenin harekete karşı bir tür direncidir

17 Kütlenin Sebebi Ne?

18 Bütün Bunları Nereden Biliyoruz? Işık mikroskopları ile hücreleri görebiliriz Elektron mikroskopları ile atomları, molekülleri görebiliriz Daha küçük nesneleri görmek için kullandığımız mikroskoplar parçacık hızlandırıcılarıdır

19 Neden Yüksek Enerjiler Yüksek enerji fizikçileri maddenin temel yapısını anlamaya çalışırlar Maddenin daha küçük yapı taşlarını görebilmek için parçacıkları çarpıştırırız Ne kadar yüksek enerjiye ulaşırsak, o kadar küçük parçacıkları görebiliriz

20 LHC RAP

21 FİZİKÇİLER

22 FİZİKÇİLER

23 FİZİKÇİLER

24 CERN Nedir? CERN: Avrupa Nükleer Araştırma Kurumu (European Organization for Nuclear Research) 1990'da internet'in Sir Timothy John Berners-Lee tarafından icat edildiği yer 80den fazla ülkeden 7000 bilim insanının çalıştığı uluslararası bir labaratuvar

25 CERN Nedir?

26 CERN Hızlandırıcı Kompleksi

27

28 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı

29 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı 27 kilometrelik, halka şeklinde bir hızlandırıcı Protonları ve kurşun iyonlarını hızlandırıp çarpıştıracak Çarpıştırılan protonların toplam enerjisi 14 TeV( ^-6 J) olacak. Kullanılan süperiletken kabloların kalınlığı bir saç telinin onda biri kadar. Teller arka arkaya eklendiği zaman, toplam uzunlukları güneşe 5 defa gidip gelmeye ve bir kaç defa da aya gitmeye yeterli

30 Büyük Hadron Çarpıştırıcısı Yılda toplam 1 nanogram (10^-9gr) Hidrojen hızlandırılacak Protonların hızları ışık hızının katına ulaşacak( saniyede 10bin tur atacak) Proton demetlerinin toplam enerjisi yaklaşık 400 tonluk bir trenin enerjisine eşit olacak. Her bir çarpışma noktasında toplanacak olan bilgi yılda yaklaşık DVD'yi doldurmaya yeter. (saatte 11 DVD)

31

32 BHÇ'de Son Durum 10 Eylül 2008'de ilk protonlar BHÇ'nin çevresini dolandı 19 Eylül: mıknatıslar 5 TeV için test edilirken, bölümlerden birinden Helyum dışarı sızdı Ekim 2009'da tekrar çalışmaya başlayacak

33 BHÇ'deki son durum

34 BHÇ Dünya'nın Sonunu Getirecek mi? Teorik olarak, BHÇ'de pembe bir fil oluşma ihtimali sıfır değildir. Tehlikeli bir karadelik de pembe fil kategorisindedir. Joe Lykken, Fermilab, USA

35 Ultra Yüksek Enerjili Kozmik Işınlar Atmosferimize, evrenden gelen ve enerjileri 10^8 TeV'e kadar çıkan parçacıklar çarpmaktadır Bu parçacıklar milyarlarca yıldır güneşe ve güneş sistemindeki diğer gezegenlere çarpmaktadır Bu çarpışmaların hiçbiri güneşi veya gezegenleri yok edecek bir karadelik oluşturmamıştır

36 Cevabını Aradığımız Sorular Neden üç kuark ve lepton ailesi var? Kütle nereden geliyor? Higgs parçacığının özellikleri ne? Niye temel parçacıkların kütleleri bu kadar farklı? (mu = 0.01 mp, mt = 180 mp) Niye 3(4) ayrı kuvvet var? Bunlar tek bir kuvvetin farklı görünümleri mi? Niye anti-maddeden çok madde var? Kütle çekiminin teorisi ne? Evrendeki karanlık madde neden oluşuyor? Karanlık enerji nedir?...

37 Karanlık Madde?

38 Bütün Galaksiler Bizden Uzaklaşıyorlar-Karanlık Enerji

39 Evrendeki Enerji Dağılımı